Частотный измеритель Советский патент 1978 года по МПК G01R23/00 

1

Изобретение относится к импульсной технике и может найти применение в автоматических контрольно-измерительных системах для измерения частот в широком диапазоне изменения частоты.

Известны частотные измерители, содержаш,ие генератор импульсов, счетчики, элементы совпадения, триггер в измерительной технике и автоматизированных системах контроля 1. Однако известные частотомеры обладают малым быстродействием при измерении низких частот.

Наиболее близок к. предлагаемому изобретению частотный измеритель, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого триггера, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И, первый вход второго элемента И соединен с входной шиной частотно-импульсного сигнала и с первым входом третьего элемента И,,второй вход которого соединен с первым выходом второго триггера, второй выход второго триггера подключен ко второму входу второго элемента И, а первый вход второго триггера соединен с шиной запускающих импульсов а выходы первого и третьего элементов И подключены соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков импульсов 2.

Однако такое устройство ве может обеспечить необходимую точность и быстродействие измерений в широком диапазоне измеряемых частот.

Цель изобретения - повышение быстродействия в широком диапазоне изменения частоты .

Это достигается тем, что в частотный измеритель, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого триггера, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И, первый вход второго элемента И соединен с входной шиной частотно-импульсного сигнала и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом второго триггера, второй выход второго триггера подключен ко второму входу второго элемента И, а первый вход второго триггера соединен с шиной запускающих импульсов, а выходы первого и третьего элементов И подключены соответственно к счетным входам первого и второго счетчиков импульсов, вв дены блок сравнения и запоминающий регистр, выходы которого подключены к первым входам блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходами первого счетчика импульсов, а выход блока сравнения подключен ко второму входу второго триггера, при этом вход первого триггера подключен к счети|ому входу второго счетчика импульсов. На чертеже дана структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Частотный измеритель содержит входную шину I частотно-импульсного сигнала, шину 2 запускающих импульсов, первый 3, второй 4 и третий 5 элементы И, первый б и второй 7 триггеры, первый 8 и второй 9 счетчики импульсов, генератор 10 эталонных импульсов, блок 11 сравнения, запоминаюш,ий регистр 12 с входными шинами 13. Частотный измеритель работает следующим образом. В исходном состоянии суетчики 9 и 8 обнулены, триггеры 6 и 7 находятся в нулевом состоянии и соответственно своими выходами закрывают элементы И 3 и 5. Предварительно устанавливают на регистре 12 по его шинам 13 код числа К, который определяет точность измерения частоты. Командный сигнал, поступающий на шину 2, устанавливает триггер 7 в единичное состояние. Триггер 7 высоким уровнем единичного выхода открывает элемент И 5 и низким уровнем нулевого выхода закрывает элемент И 4. Импульсы измеряемой частоты, поданные на шину 1 измерителя через открытый элемент И 5, поступают на счетнь н вход счетчика 9. Первый импульс измеряемой частоты, поступающий на вход счетчика 9, одновременно поступает на единичный вход триггера 6. Триггер 6 опрокидывается в единичное состояние и открывает элемент И 3, который подключает на вход счетчика 8 импульсы эталонной частоты генератора 10. После накопления счетчиком 8 импульсов эталонной частоты, равных числу К, срабатывает блок 11 сравнения. Выходной импульс блока 11 сравнения опрокидывает триггер 7 в нулевое состояние. Триггер 7, устанавливаясь в нулевое состояние, закрывает элемент И 5 и открывает элемент И 4. В результате этого подсчет импульсов измеряемой частоты счетчиком 9 прекращается, а импульс измеряемой частоты, следующий за последним импульсом, подсчитанным счетчиком 9, через открытый элемент И 4 поступает на нулевой вход триггера 6 и опрокидывает последний в нулевое состояние. Первый элемент И 3 закрывается и прекращает подачу импульсов эталонной частоты на вход счетчика 8. На этом процесс измерения частоты следования периодических импульсов заканчивается. В результате измерения на счетчике 9 накапливается число периодов измеряемой частоты NJ, а на счетчике 8 число периодов эталонной частоты NS, подсчитанных во временном интервале, равном N периодов из.меряемой частоты. Относительная текущая погрешность измерения составляет 5т + бз, где 6 - относительная нестабильность генератора этакак при измерении ЛОННОЙ частоты. N,K, б, J + б. или , где 6i - заданная погрешность. Вре.мя измерения частоты составляет , где Т - период эталонной частоты, Т - период измеряемой частоты. Верхняя граница измеряемой частоты определяется максимальной емкостью счетчика 9, а нижняя граница измеряемой частоты - максимальной емкостью счетчика 8 и величиной периода эталонной частоты. Величина К может ус анавливаться перед каждым измерением, если необходимо получение результата измерения частоты с различной точностью. При измерении частот с определенной заданной точностью величину К устанавливают один раз перед первым измерением. Преобразование величин двух параллельных кодов N., и N; в пропорциональный код частоты или в истинное значение не представляет трудностей. Современные процессы, входящие в состав контрольно-измерительной системы, довольно быстро и удобно преобразуют параллельные коды с помощью операций деления и умножения. Предлагаемое устройство можно использовать для измерения частот в тех случаях, когда порядок измеряемой частоты известен приблизительно. Формула изобретения Частотный измеритель, содержащий генератор эталонной частоты, выход которого подключен к первому входу первого элемента И, второй вход первого элемента И соединен с выходом первого триггера, первый вход которого подключен к выходу второго элемента И, первый вход второго элемента И соединен с входной щиной частотно-импульсного сигнала и с первым входом третьего элемента И, второй вход которого соединен с первым выходом второго триггера, второй выход второго триггера подключен ко второму входу второго элемента И, а первый вход второго триггера соединен с шиной запускающих импульсов, а выходы первого и третьего элементов И подключены соответственно к счетным входа.м первого и второго счетчиков импульсов, отличающийс я тем, что, с целью повышения быстродействия в широком диапазоне изменения частоты, в него введены блок сравнения и запоминающий регистр, выходы которого подключены к первым входам блока сравнения, вторые входы которого соединены с выходами первого счетчика импульсов, а выход блока сравнения подключен ко второму входу второго триггера, при этом вход первого триггера подключен к счетно.му входу второго счетчика импульсов. Источ {ики инфор.мации, принятые во внимание при экспертизе: 1.Ермолов Р. С. Цифровые частотомеры. М.. «Энергия, 1973, с. 27-30. 2.Основы построения автоматизированных систем контроля сложных объектов. М., «Энергия, 1969, с. 83, 95.